CN113161707A - 一种射频集成电路四路功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频集成电路四路功分器，包括：信号输入端、四个阻抗变换模块、隔离模块和四个信号输出端；信号输入分别与每一阻抗变换模块的输入端连接，每一阻抗变换模块的输出端通过隔离模块分别与一个对应的信号输出端连接；隔离模块包括第一隔离电阻、第二隔离电阻、第三隔离电阻和第四隔离电阻，第一隔离电阻并联在第一信号输出端与第二信号输出端之间，第二隔离电阻并联在第二信号输出端与第三信号输出端之间，第三隔离电阻并联在第三信号输出端与第四信号输出端之间；第四隔离电阻并联在第一信号输出端与第四信号输出端之间。本发明实施例不仅能够有效减小功分器的尺寸，还能够有效保证功分器的性能。

Description

一种射频集成电路四路功分器

技术领域

本发明涉及功分器技术领域，尤其是涉及一种射频集成电路四路功分器。

背景技术

随着射频集成电路(MMIC)的快速发展，射频芯片内部高性能、小型化的无 源集成化设计越来越受到重视，为了提高功率等级，射频功率芯片一般采用多胞 并联结构，其输入端需要通过功分器实现封装Pad与多胞die的连接。现有的射频 集成电路四路功分器采用两级功分结构来实现封装，但是现有的射频集成电路四 路功分器的1/4λ波长微带被强行缩小，导致四路功分器的性能较低。

发明内容

本发明提供了一种射频集成电路四路功分器，以解决现有的射频集成电路四 路功分器的1/4λ波长微带被强行缩小，导致四路功分器的性能较低的技术问题。

本发明的实施例提供了一种四路功分器，包括：

信号输入端、四个阻抗变换模块、隔离模块和四个信号输出端；

所述信号输入分别与每一所述阻抗变换模块的输入端连接，每一所述阻抗变 换模块的输出端通过所述隔离模块分别与一个对应的所述信号输出端连接；

所述四个信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出 端和第四信号输出端，所述隔离模块包括第一隔离电阻、第二隔离电阻、第三隔 离电阻和第四隔离电阻，所述第一隔离电阻并联在所述第一信号输出端与所述第 二信号输出端之间，所述第二隔离电阻并联在所述第二信号输出端与所述第三信 号输出端之间，所述第三隔离电阻并联在所述第三信号输出端与所述第四信号输 出端之间；所述第四隔离电阻并联在所述第一信号输出端与所述第四信号输出端 之间。

进一步的，每一所述阻抗变换模块包括第一电感、第一电容和第二电感，所 述第一电感的输入端与所述信号输入端连接，所述第一电感的输出端通过所述第 二电感与所述隔离模块连接；所述第一电容的一端并联连接在所述第一电感和所 述第二电感之间，所述第一电容的另一端接地。

进一步的，所述第一电感为螺旋电感或金线电感，所述第一电容为MOS电容 或MIM电容，所述隔离电阻为薄膜电阻。

进一步的，还包括：

根据需求选取所述信号输入端的输入阻抗和所述信号输出端的输出阻抗；

根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以及射频器件的工作频率计算得到所述 第一电感、所述第二电感、所述第一电容以及所述隔离电阻的大小。

进一步的，所述根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以及射频器件的工作频率 计算得到所述第一电感、所述第二电感、所述第一电容以及所述隔离电阻的大小， 具体为：

根据所述阻抗变换模块的阻抗以及所述信号输入端的输出阻抗的相位差计 算得到所述第一电感、所述第二电感和所述第一电容的大小；

根据一分二威尔金森功分器原理计算得到每一隔离电阻的阻值。

本发明提供一种射频集成电路四路功分器，将信号输入端分别与四个信号输 出端一级连接，简化了功分器的功分结构，从而能够有效减小功分器的尺寸；且 阻抗变换模块与隔离模块结构简单，无需强行缩小功分器的1/4λ波长微带，从 而能够进一步减小功分器的尺寸，进而能够有效保证功分器的性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种射频集成电路四路功分器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种射频集成电路四路功分器的另一结构示意 图；

图3是本发明实施例提供的四功分器的信号输入端与信号输出端的回波损 耗示意图；

图4是本发明实施例提供的四功分器的信号输入端到信号输出端的插入损 耗示意图；

图5是本发明实施例提供的四功分器的各个信号输入端之间的隔离度示意 图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目 的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数 量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者 更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两 个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可 拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1-5，在本发明的第一实施例中，本发明的实施例提供了如图1所 示的一种射频集成电路四路功分器，包括：

信号输入端1、四个阻抗变换模块、隔离模块3和四个信号输出端；

所述信号输入分别与每一所述阻抗变换模块的输入端连接，每一所述阻抗变 换模块的输出端通过所述隔离模块3分别与一个对应的所述信号输出端连接；

所述四个信号输出端包括第一信号输出端41、第二信号输出端42、第三信 号输出端43和第四信号输出端44，所述隔离模块3包括第一隔离电阻、第二隔 离电阻、第三隔离电阻和第四隔离电阻，所述第一隔离电阻并联在所述第一信号 输出端41与所述第二信号输出端42之间，所述第二隔离电阻并联在所述第二信 号输出端42与所述第三信号输出端43之间，所述第三隔离电阻并联在所述第三 信号输出端43与所述第四信号输出端44之间；所述第四隔离电阻并联在所述第 一信号输出端41与所述第四信号输出端44之间。

请继续参阅图1以及图2，阻抗变换模块包括第一阻抗变换模块21、第二阻 抗变换模块22、第三阻抗变换模块23和第四阻抗变换模块24，第一阻抗变换模 块21对应连接于第一信号输出端41，第二阻抗变换模块22对应连接于第二信号 输出端42，第三阻抗变换模块23对应连接于第三信号输出端43，第四阻抗变换 模块24对应连接于第四信号输出端44。

本发明实施例的信号输入端1分别与四个信号输出端一级连接，简化了功分 器的功分结构，从而能够有效减小功分器的尺寸；本发明实施例在信号输入端1 与信号输出端之间设置有阻抗变换模块和隔离模块3，通过阻抗变换模块将信号 输入端1的输入阻抗与任意信号输出端的输出阻抗进行匹配，从而实现信号输入 端1与信号输出端之间的准确匹配，以及通过隔离模块3保证四路功分器的输出 端口之间保持一定的隔离度；进一步地，本发明实施例的阻抗变换模块与隔离模 块3结构简单，从而能够进一步减小功分器的尺寸，且无需强行缩小功分器的1/4 λ波长微带，进而能够有效保证功分器的性能。

作为本发明的一种具体实施方式，每一所述阻抗变换模块包括第一电感L1、 第一电容C1和第二电感L2，所述第一电感的输入端与所述信号输入端连接，所 述第一电感的输出端通过所述第二电感与所述隔离模块3连接；所述第一电容的 一端并联连接在所述第一电感和所述第二电感之间，所述第一电容的另一端接 地。

在本发明实施例中，阻抗变换模块用于实现输入阻抗到输出阻抗的变换，并 产生90°相位变化，每一阻抗变换模块均包括两个电感和一个电容，通过在两个 电感之间连接一个电容组成LC网络来实现阻抗变换，将信号输入端1的输入阻 抗与任意信号输出端的输出阻抗进行匹配，从而实现信号输入端1与信号输出端 之间的准确匹配。在一种具体的实施方式中，第一电感和第二电感可以为金线电 感。

作为本发明的一种具体实施方式，所述第一电感L1为螺旋电感或金线电感， 所述第一电容C1为MOS电容或MIM电容，所述隔离电阻R为薄膜电阻。

可以理解的是，本发明实施例中隔离模块3中设置有四个隔离电阻，四个隔 离电阻分别对每一输出信号端进行隔离，保证四路功分器的输出端口之间保持一 定的隔离度，防止功分器的性能变化过大，从而能够在降低电路结构复杂度的情 况下，保证功分器的性能稳定性。

作为本发明的一种具体实施方式，还包括：

根据需求选取所述信号输入端1的输入阻抗和所述信号输出端的输出阻抗；

根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以及射频器件的工作频率计算得到所述 第一电感、所述第二电感、所述第一电容以及所述隔离电阻的大小。

根据需求确定信号输入端1的输入阻抗Z1和信号输出端的输出阻抗Z2，在 一种具体的实施方式中，Z1＝Z2＝10Ω。

在本发明实施例中，以射频器件应用频段来确定工作频率，若射频器件的应 用频率为2.5G-2.7G频段范围，选取该频段范围的中间值2.6GHz作为工作频率。

作为本发明的一种具体实施方式，所述根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以 及射频器件的工作频率计算得到所述第一电感、所述第二电感、所述第一电容以 及所述隔离电阻的大小，具体为：

根据所述阻抗变换模块的阻抗以及所述信号输入端1的输出阻抗的相位差计 算得到所述第一电感、所述第二电感和所述第一电容的大小；

具体地，本发明实施例的四路功分器4个输出支路并联与信号输入端1连接， 信号输入端1的输出阻抗看作4个40Ω阻抗并联得到。本发明实施例通过由40 Ω变换到10Ω且实现90°相位差这两个条件确定第一电感L1、第二电感L2和电 容C1的值。

根据一分二威尔金森功分器原理计算得到每一隔离电阻的阻值。

具体地，根据一分二威尔金森功分器原理，信号输出端的隔离电阻等于2Z2， 本发明实施例的隔离电阻的计算方式为：第一信号输出端41与第二信号输出端42 的两端口的隔离电阻为R||3R＝3R/4＝2Z2＝20Ω(||为并联符号)，计算得到R＝26.6 Ω；第一信号输出端41与第三信号输出端43的两端口的隔离电阻为2R||2R＝ R＝2Z2＝20Ω,计算得到R＝20Ω，兼顾到各输出端的隔离度，选取20Ω和26.6Ω的 平均值作为每一隔离电阻的阻值，即R＝23.3Ω。可以理解的是，在确定第一电感、 第二电感、第一电容以及隔离电阻的值后，根据第一电感、第二电感、第一电容 以及隔离电阻的值计算得到S参数曲线。

请参阅图3-5，分别示出了本发明实施例中信号输入端与信号输出端的回波 损耗、信号输入端到信号输出端的插入损耗、各个信号输出端之间的隔离度等参 数的示意图。

实施本发明实施例，具有有益效果：

本发明实施例的信号输入端1分别与四个信号输出端一级连接，且在信号输 入端1与信号输出端之间设置有阻抗变换模块和隔离模块3，通过阻抗变换模块将 信号输入端1的输入阻抗与任意信号输出端的输出阻抗进行匹配。

本发明实施例通过阻抗变换模块实现信号输入端1与信号输出端之间的准确 匹配，以及通过隔离模块3保证四路功分器的输出端口之间保持一定的隔离度， 从而能够有效提高功分器各个信号输出端的隔离性能以及降低各个信号输出端 的驻波比；进一步地，本发明实施例的阻抗变换模块与隔离模块3结构简单，且 无需强行缩小功分器的1/4λ波长微带，从而能够进一步减小功分器的尺寸，进 而能够有效保证功分器的性能。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种射频集成电路四路功分器，其特征在于，包括：

信号输入端、四个阻抗变换模块、隔离模块和四个信号输出端；

所述信号输入分别与每一所述阻抗变换模块的输入端连接，每一所述阻抗变换模块的输出端通过所述隔离模块分别与一个对应的所述信号输出端连接；

所述四个信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端和第四信号输出端，所述隔离模块包括第一隔离电阻、第二隔离电阻、第三隔离电阻和第四隔离电阻，所述第一隔离电阻并联在所述第一信号输出端与所述第二信号输出端之间，所述第二隔离电阻并联在所述第二信号输出端与所述第三信号输出端之间，所述第三隔离电阻并联在所述第三信号输出端与所述第四信号输出端之间；所述第四隔离电阻并联在所述第一信号输出端与所述第四信号输出端之间。

2.如权利要求所述的射频集成电路四路功分器，其特征在于，每一所述阻抗变换模块包括第一电感、第一电容和第二电感，所述第一电感的输入端与所述信号输入端连接，所述第一电感的输出端通过所述第二电感与所述隔离模块连接；所述第一电容的一端并联连接在所述第一电感和所述第二电感之间，所述第一电容的另一端接地。

3.如权利要求1所述的射频集成电路四路功分器，其特征在于，所述第一电感为螺旋电感或金线电感，所述第一电容为MOS电容或MIM电容，所述隔离电阻为薄膜电阻。

4.如权利要求1所述的射频集成电路四路功分器，其特征在于，还包括：

根据需求选取所述信号输入端的输入阻抗和所述信号输出端的输出阻抗；

根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以及射频器件的工作频率计算得到所述第一电感、所述第二电感、所述第一电容以及所述隔离电阻的大小。

5.如权利要求4所述的射频集成电路四路功分器，其特征在于，所述根据所述输入阻抗和所述输出阻抗以及射频器件的工作频率计算得到所述第一电感、所述第二电感、所述第一电容以及所述隔离电阻的大小，具体为：

根据所述阻抗变换模块的阻抗以及所述信号输入端的输出阻抗的相位差计算得到所述第一电感、所述第二电感和所述第一电容的大小；

根据一分二威尔金森功分器原理计算得到每一隔离电阻的阻值。

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